什麼是應用專屬區塊鏈（appchain）？

什麼是 appchain?

應用程式專用區塊鏈（application-specific blockchain），又稱 appchain，是一種專門設計來運行單一特定應用程式的區塊鏈，而非像公有區塊鏈那樣同時運行多個應用程式。 Appchain 讓 web3 開發者能夠更自由地設計應用程式的經濟結構、治理結構與共識演算法。Appchain 建立在既有的 Layer 1（L1）區塊鏈之上，以利用其安全性與 gas 費用機制。Appchain 改進了既有的 Layer 1 區塊鏈架構，讓開發者擁有更大的自由度。

除了可自訂性之外，appchain 也讓開發者擁有更高的所有權與效能。利害關係人可以自由地對鏈進行更新與變更。由於沒有其他應用程式與其競爭運算與儲存資源，appchain 也提升了其所服務應用程式的效能。

Appchain 與 L1 的比較

Layer 1 區塊鏈是主要區塊鏈，例如 Ethereum 或 Solana，web3 應用程式在其上運行。Appchain 與 Layer 1 區塊鏈不同之處在於，appchain 只為單一特定應用程式運行。雖然 L1 區塊鏈與 appchain 不同，但 appchain 仍會使用其所依託的 L1 區塊鏈上的驗證者。

使用 appchain 相較於公有 Layer 1 區塊鏈有其優點與取捨，我們會在本文後續探討。

Appchain 與 L2 的比較

Layer 2 區塊鏈（L2）是 Layer 1 區塊鏈（例如 Ethereum）的擴容方案，其中主鏈的部分工作由另一條區塊鏈完成。舉例來說，Optimism 與 Arbitrum 這類 L2 會執行交易並透過 optimistic rollup 提交詐欺證明（fraud proof），藉此仍然利用 Ethereum 的結算層。

Appchain 與 L2 不同之處在於，appchain 只為一個應用程式運行。L2 則可以同時為多個不同應用程式運行，是其所依託 L1 區塊鏈的通用擴容方案。

Appchain 與 sidechain 的比較

Sidechain 是一種與 Layer 1 區塊鏈相容、但不依賴該 L1 區塊鏈來確保安全性的區塊鏈。Sidechain 與 L2 不同，因為 sidechain 不會將交易提交到主鏈上，而是依照自己的安全協定運作。Sidechain 透過雙向橋接（two-way bridge）與主鏈連接。

Appchain 與 sidechain 的主要差異在於 appchain 是應用程式專用的。也就是說，appchain 只為單一特定應用程式運行。而 sidechain 則可以執行各種交易與資產交換。

Polygon 是一條 Ethereum sidechain，提供名為 Polygon Edge 的 appchain 解決方案。

Appchain 與 subgraph 的比較

Subgraph 是 The Graph 協定的一部分，該協定用於索引與查詢區塊鏈資料。Subgraph 決定了哪些資料會被 The Graph 索引，以及如何儲存這些資料。Subgraph 是開放的 API，讓任何人都能存取這些資料。

Subgraph 由三個部分組成：

1. Manifest - 描述並提供該 subgraph 所索引智能合約的相關資訊
2. Schema - 定義該 subgraph 所儲存的資料內容
3. Mappings - 以 AssemblyScript 撰寫的程式碼，用於處理事件資料並更新區塊鏈

雖然 appchain 與 The Graph 都可用於建構應用程式，但 appchain 與 subgraph 不同之處在於，appchain 讓開發者能夠建立自己的區塊鏈，而 subgraph 僅用於更妥善地描述與組織區塊鏈資料。

Appchain 的優點與取捨

相較於建立在 L1、Layer 2 或 sidechain 上，建構在 appchain 上有其獨特優勢。如前所述，appchain 讓開發者在利用主鏈安全性的同時，也能享有可自訂性、效能優勢與更高的所有權。

直接在公有區塊鏈上開發應用程式，意味著該應用程式必須與其他應用程式競爭運算與儲存資源。這會降低應用程式的效能，且由於開發者無法掌控共識協定，更新或變更應用程式的流程也可能會拉長。

不過，在 L1 上開發也有其優點。對開發者，尤其是初學者而言，在 L1 鏈上開發應用程式有更多資源與工具可用；L1 有更完善的支援；L1 有更龐大的開發者生態系；而且將程式碼移植到相容區塊鏈上也可能更容易。

隨著 L2 的出現，應用程式開發者可以取得更具擴充性的基礎架構，而不必大幅重構自己的程式碼庫，就能在 Layer 2 解決方案上運行，享有更低的 gas 費用與更高的吞吐量，同時不犧牲安全性。

Appchain 如何運作？

Appchain 的運作方式與主鏈類似，差別在於 appchain 是應用程式專用的。Appchain 建立在既有區塊鏈之上，但依所使用的區塊鏈不同，運作方式也會略有差異。我們稍後會說明如何為你的 appchain 選擇要建立在哪條區塊鏈上。

Appchain 使用自己的代幣，做為驗證者的質押標的，或作為應用程式內某種所有權的表徵。應用程式內的代幣可用作應用程式內的貨幣、應用程式內所有權的代幣，甚至可作為一種投票機制。

Appchain 會使用主鏈上選擇為該特定 appchain 進行驗證的驗證者。Appchain 有自己的代幣，驗證者使用 appchain 的代幣進行質押。如此一來，appchain 就不必與其他應用程式競爭交易處理容量。

哪些區塊鏈支援 appchain？

有些區塊鏈提供開發者建構 appchain 的能力。在本節中，我們將介紹幾個熱門區塊鏈在 appchain 開發方面的特色，包括：

1. Polkadot Parachains
2. Cosmos Zones
3. Avalanche Subnets
4. Polygon Supernets

Polkadot parachains

Polkadot 是一個由多條相容 EVM 的 L1 區塊鏈所組成的網路，這些區塊鏈稱為 parachains，它們全部都連接到一條稱為 Relay Chain 的中心區塊鏈。Relay Chain 是一條 Layer 0 區塊鏈，負責驗證所有來自 parachain 的交易。

Relay Chain 使用權益證明（Proof-of-Stake）共識機制，驗證者質押 DOT，也就是 Polkadot 的原生代幣。一組組的 validators 各自負責一條特定的 parachain，並由 collators 提名與支援，collators 同時作為 Relay Chain 及其所屬特定 parachain 的節點。

Parachain 可用於運行特定的應用程式或專案。目前，Polkadot 網路最多可容納 100 條 parachain。開發者可透過拍賣流程取得 parachain，在此過程中，參與者會針對他們認為應該獲得 parachain 的專案出價競標。取得的 parachain 會租借給該開發者兩年。Parachain 也可以作為橋樑，將 Polkadot 網路連接到 Ethereum 等外部 L1 區塊鏈。

Parachain 為開發者提供本文前面所述 appchain 的所有優點，包括自由決定應用程式經濟結構與治理結構的能力。Parachain 甚至支援使用自己的原生代幣。

不過，Polkadot Parachains 也有一些缺點。

其中一項缺點是，由於 Polkadot 最多只支援 100 條 parachain，其使用僅限於在拍賣流程中成功勝出的開發者，這使得 Polkadot 的可及性較低。

Polkadot 正致力於透過 Parathreads 來提升其容量。Parathreads 與 Parachains 在經濟結構上有所不同，開發者必須按區塊（per block）付費。Polkadot 最多支援 10,000 條 parathread。

Polkadot 的另一項缺點是，Relay Chain 不支援智能合約的使用。這限制了 Polkadot 網路的效能。

Polkadot parachain 專案範例：

• Acala - Polkadot 網路的 DeFi 中心
• Litentry - 跨鏈身分聚合器（Identity Aggregator）

Cosmos zones

Cosmos Zones 在 Cosmos 網路中以樞紐輻射（hub-and-spoke）模型運作。每個 appchain，或稱「zone」，都連接到 Cosmos Hub，也就是 Cosmos 網路的中心。這使得 Cosmos 網路中所有的 zone 都彼此相連。

由於所有 zone 都透過 Cosmos Hub 相連，各個 zone 之間可以互相傳送資料與代幣。雖然每個 zone 可以擁有自己的代幣，但 ATOM 是 Cosmos Hub 的原生代幣。ATOM 用於質押、獎勵與交易手續費。

Cosmos 網路使用 Tendermint Core，這是一種拜占庭容錯（Byzantine Fault Tolerant）共識演算法，以權益證明模型驗證交易。Cosmos SDK 是開發者用來建構 Cosmos 網路中各個 zone 的平台。任何人都可以為自己的特定專案建立一個 Cosmos Zone。

除了建構 appchain 一般具備的優點之外，Cosmos Zones 對開發者還有許多額外優勢。

1. Tendermint Core 提升了交易速度與最終確定性（finality）
2. 跨鏈通訊（Interblockchain Communication，IBC） 讓各 zone 之間可以互相傳輸資料
3. Cosmos SDK 也讓開發者能夠為自己的 appchain 建構平行鏈，以應付更高吞吐量的需求

Cosmos Zones 與 Polkadot Parachains 之間的主要差異在於治理結構。

Polkadot 中的驗證者是由 collator 提名的，而 Cosmos 的驗證者則不同，是由持有 ATOM 數量前 100 名的持有者擔任。這使得尋找 Cosmos 驗證者，或成為 Cosmos 驗證者，都變得更加困難。

Cosmos zones 專案範例：

• dYdX - 一個大型去中心化交易所
• Osmosis - Cosmos 上最大的 DEX，讓使用者可以進行代幣交換、賺取收益與建構應用

Avalanche subnets

Avalanche 生態系由三條區塊鏈組成：執行智能合約的合約鏈（contract chain，c-chain）、處理資產交換的交易鏈（exchange chain，x-chain），以及包含驗證者與 subnet 的平台鏈（platform chain，p-chain）。

Avalanche Subnets 是開發者可以透過質押 $AVAX（Avalanche 的原生代幣）用於自己專案的 appchain。Subnet 可以是 L1 或 L2 區塊鏈。

Avalanche 共識協定使用 Snowball Algorithm，在此演算法中，驗證者會不斷採納一小群驗證者子集的多數意見，直到整個群體達成共識為止。這使得驗證流程快速、高效且具擴充性，也代表 Avalanche 能夠同時支援數百萬名驗證者。

Avalanche 相較於其他區塊鏈的一些優勢包括擴充性、最終確定性與速度。

1. Avalanche 對於可建立的 subnet 數量沒有上限
2. Snowball Algorithm 可在 1-2 秒內處理完交易
3. Avalanche 具有高吞吐量，每秒可處理超過 4500 筆交易（tps）

Avalanche subnet 專案範例：

• DeFi Kingdoms Crystalvale - 一款邊玩邊賺（play-to-earn）的跨鏈 DeFi 遊戲
• Crabada 的 Swimmer - 一款採用獨特手續費分攤模式的遊戲

Polygon supernets

Polygon Supernets 以 Ethereum 作為 L1 區塊鏈，並使用 Polygon Edge，也就是 Polygon 的區塊鏈建構平台，提供開發者建構自己相容 EVM 區塊鏈所需的工具。

Supernet 開發者可以選擇取得一位使用 MATIC（Polygon 的原生代幣）進行質押的 Polygon 驗證者，並可自行選擇採用權益證明（Proof-of-Stake）或權威證明（Proof-of-Authority）模型。每一組驗證節點只服務一個 supernet。

開發者也能取得工具與第三方服務，協助他們使用 Supernets 開發應用程式。Supernets 讓開發者可以將自己的 appchain 連接到其他 Supernets，並使用任何他們想要的擴容架構。簡言之，Supernets 運用 Polygon Edge 的優勢，讓開發者能夠自訂自己的 appchain。

Polygon supernet 專案範例：

• Vorz - 一款類似 TikTok、代幣化的元宇宙社群媒體應用
• Boomland - 由 BoomBit 開發的 web3 遊戲

如何選擇最適合的 appchain

最適合你專案的 appchain，取決於你所重視的面向。每一種 appchain 都能讓你自訂應用程式的經濟結構與治理結構，但在效能、代幣經濟學、共識演算法與可及性方面則有很大的差異。

你首先應該考量的是建立 appchain 的流程。舉例來說，某些區塊鏈只允許建立有限數量的 appchain，這會要求你與其他專案競爭有限的名額。

研究建構 appchain 的流程，並將其與使用 Alchemy 在公有區塊鏈上建構應用程式的流程進行比較，然後決定你偏好哪一種方式。

另一個需要考量的重要面向，是你為 appchain 所選擇的區塊鏈所採用的共識演算法。有些區塊鏈為每個 appchain 提供的驗證者數量遠多於其他區塊鏈。如果安全性對身為開發者的你來說很重要，請務必研究你的 appchain 交易是如何被驗證的。